Дослідження впливу видобутку газу з вугільних пластів на прилеглі ґрунти
  • Соціальні проєкти

Зниження Шкоди Від Видобутку Газу Для Ферм В Австралії

Австралія є країною з величезними запасами нетрадиційного газу, в тому числі газу з вугільних пластів (ГВП), видобуток якого останніми роками зростає дедалі швидше. Однак цей метод видобутку газу спричиняє численні негативні наслідки, найбільш серйозним з яких є просідання ґрунту на полях, що завдає значної шкоди сільськогосподарським угіддям по всій країні. Особливо гостро ця проблема стоїть у Квінсленді, де понад 20 мільйонів гектарів фермерських земель перебувають під загрозою просідання через видобуток ГВП.

Відповідно до нашого бачення застосовувати космічні технології для збереження життя на Землі ми продовжуємо втілювати в життя спеціальні соціальні проєкти. Цього разу ми поглянемо на проблему очима пані Зени Роннфельдт, австралійської фермерки, чиє поле розташоване поруч із шахтою з видобутку газу з вугільних пластів, і дізнаємося, яких зусиль вона докладає, щоб ініціювати загальнодержавні зміни, спрямовані на розв’язання цієї проблеми.

Зниження шкоди від видобутку газу з вугільних пластів для сільського господарства Австралії.

Стрімке Збільшення Видобутку Газу З Вугільних Пластів В Австралії

В Австралії видобуток нетрадиційного газу з вугільних пластів є галуззю, що динамічно зростає. Два основні басейни нетрадиційного газу – Боуен і Сурат – розташовані в штаті Квінсленд, і видобуток газу з них розпочався у 1996 і 2005 роках відповідно. Цей крок був зумовлений скороченням видобутку традиційного газу з існуючих родовищ і запровадженням урядом Квінсленду вимоги, згідно з якою до 2005 року тринадцять відсотків електроенергії має вироблятися на газових електростанціях . Ця цифра була збільшена до 15 відсотків до 2010 року і до 18 відсотків до 2020 року .

карта запасів газу з вугільних пластів Австралії
Запаси газу з вугільних пластів Австралії станом на 2015 рік 

Процес видобутку газу передбачає розтин вугільних пластів (шарів вугілля, що залягають у надрах землі) з метою вилучення газу метану, що в них міститься. Цей газ є побічним продуктом вуглеутворення, він чистий і нетоксичний, що робить його комерційно привабливим енергоресурсом.

Розташування запасів різних видів газу під землею
Розташування традиційного і нетрадиційного газу. 

Спочатку у вугільному пласті бурять свердловину. Потім із підземних водоносних пластів, що містять газ, відкачують воду, щоб знизити тиск у пласті та забезпечити збір газу. Вилучена вода називається супутньою; вона має високий вміст солей, а також інші хімічні складові. Після відкачування води газ можна зібрати й переробити для подальшого використання .

Вплив Видобутку Газу З Вугільних Пластів На Навколишнє Середовище

Попри те, що видобуток нетрадиційного газу з вугільних пластів робить значний внесок в енергопостачання Австралії, він також спричиняє низку негативних екологічних наслідків.

Під час видобутку ГВП часто застосовується технологія гідравлічного розриву пласта (також відома як “фрекінг”) – процес подачі у вугільний пласт води, піску та хімічних речовин під тиском, що може призводити до забруднення ґрунтових вод небезпечними хімічними речовинами. Зокрема, в австралійському штаті Квінсленд було зафіксовано випадки потрапляння газу в річку Кондамін, що потенційно може бути пов’язано з роботами з видобутку газу, які проводяться неподалік  .

Дослідження 2017 року показало, що забруднення повітря від видобутку газу з вугільних пластів може становити значну загрозу для здоров’я населення, особливо з точки зору респіраторних захворювань . Це також сприяє викидам парникових газів, як через пряме виділення метану під час видобутку, так і через спалювання газу для отримання енергії.

В Австралії в рамках проєктів з видобутку ГВП часто проводять розчищення великих площ землі. Це може порушити місцеві екосистеми, створити загрозу для дикої природи й призвести до руйнування середовищ існування, а також втрати біорізноманіття.

І, нарешті, важливим фактором є те, що процес видобутку передбачає спорудження мережі видобувних свердловин, трубопроводів і під’їзних доріг, унаслідок чого може істотно змінитися ландшафт і наявні види землекористування, переважно сільськогосподарського. У 2016 році очікувалося, що до 2030 року кількість експлуатаційних свердловин у східній частині австралійського басейну Сурат і південній частині басейну Боуен сягне 20 000 .

Аерофотознімок інфраструктури для видобутку ГВП у Квінсленді
Ставки, свердловини та супутня інфраструктура для видобутку ГВП у Квінсленді. 

Як показує практика, відбір великих обсягів підземних вод у процесі видобутку газу призводить до зниження рівня поверхні землі . Це змінює схему природного дренажу ландшафту і призводить до посилення підтоплення та заболочування, а надалі може погіршити якість ґрунту та знизити продуктивність сільського господарства .

Сукупний аналіз втрат доходів, пов’язаних з окремими свердловинами, показав, що у 2016 році середні втрати доходів у вирощуванні сільськогосподарських культур становили від 7 500 до 16 000 доларів США на стандартну свердловину для видобутку газу з вугільних пластів .

Нормативно-Правове Регулювання Австралійської Галузі Видобутку ГВП

Як збалансувати економічну вигоду від видобутку ресурсів із необхідністю захищати довкілля та продуктивність сільського господарства?

В Австралії правове регулювання видобутку ГВП більшою мірою належить до компетенції урядів штатів, однак федеральний уряд також відіграє певну роль. Закон про охорону довкілля та збереження біорізноманіття, підписаний 1999 року, опосередковано регулює видобуток ГВП на сільськогосподарських угіддях або поблизу них, якщо такий видобуток може суттєво вплинути на об’єкт загальнодержавного екологічного значення .

У штаті Квінсленд вирішальну роль у регулюванні співіснування газової промисловості та сільського господарства відіграє Комісія з газових родовищ. До її завдань входить консультування уряду з питань, що виникають, проведення досліджень і спрощення інформаційної взаємодії між землевласниками, населенням і представниками газовидобувної галузі .

Уряд Австралії запровадив адаптивний управлінський підхід до зниження екологічних ризиків, пов’язаних із проєктами з видобутку газу з вугільних пластів. Він передбачає моніторинг наслідків і проведення змін, якщо такі наслідки перевищують певний поріг.

Наприклад, у проєктах із видобутку ГВП часто визначено умови, котрі обмежують зниження рівня ґрунтових вод. Якщо вплив на рівень ґрунтових вод досягає певної частки від цього обмеження, компанія зобов’язана з’ясувати причину і вжити заходів для припинення подальшого зниження рівня ґрунтових вод .

Попри вжиті заходи регулювання, як і раніше, існує занепокоєння з приводу дієвості чинних законів і стандартів, що регулюють галузь видобутку газу з вугільних пластів. У зв’язку з очевидним комплексним впливом на місцеві громади, сільськогосподарську промисловість, якість повітря і води, а також на навколишнє середовище постає потреба в оновленні загальнодержавних законів і стандартів, що регулюють цю галузь.

Боротьба Фермерів За Справедливі Компенсації

Різноманітні регуляторні заходи в Австралії покликані забезпечити захист інтересів фермерів. Відповідно до нормативно-правової бази уряду штату Квінсленд, компанії, що займаються видобутком газу з вугільних пластів, зобов’язані виплачувати компенсацію землевласникам, якщо буде встановлено, що їхня діяльність завдала шкоди. Це правило діє незалежно від наявності попередньої угоди або газової інфраструктури на ділянках землі, що належать землевласникам, або під ними .

Проте фермери мають обмежену можливість звернення для отримання компенсації, і сама процедура є незрозумілою, оскільки складно точно передбачити, якої шкоди буде завдано і коли це станеться. Тож замість того, щоб заздалегідь визначати розмір компенсації, її часто виплачують за фактом завдання шкоди.

Я була вражена, дізнавшись, що уряд регулює тільки регіональні екологічні питання, не вимагаючи від видобувника ГВП збирати жодні дані, які дали б змогу відстежувати вплив його діяльності на сільське господарство.

Чинний закон – Закон про мінеральні та енергетичні ресурси (Загальні положення) від 2014 р. – зобов’язує виплачувати компенсацію землевласникам тільки в тому разі, якщо шкоди завдано в межах території, на якій дозволено видобуток ГВП. Відповідно, якщо шкоди завдано за межами цієї території, землевласники не можуть претендувати на отримання компенсації.

У разі, коли поле фермера розташоване в заплаві або було вирівняне з метою зрошення, а через видобуток газу земля почала просідати, представники влади у своїх останніх звітах погоджуються з тим, що це може спричинити серйозні та незворотні наслідки . Однак доведення того, що шкоди було завдано саме видобутком ГВП у межах дозволеної території, може виявитися складним і дорогим процесом, який потребує консультації експертів, і потенційно вилитися в судовий спір.

Станом на літо 2023 року землевласники, представники сільськогосподарської та видобувної галузей, юристи, правозахисні організації, науково-дослідні інститути та різноманітні державні органи влади беруть активну участь в оцінці чинної системи компенсацій . Наразі ще триває обговорення можливих її удосконалень.

Приклад Зени Роннфельдт Як Ілюстрація Проблеми

Поле Зени Роннфельдт розташоване в регіоні Вестерн-Даунс штату Квінсленд, між містами Далбі та Коган. Протягом останніх кількох років вона помітила підвищення рівня вологи в ґрунті на деяких ділянках свого поля. Зміни були настільки суттєвими, що під час сильних дощів на її полі почали утворюватися ставки.

Поле Зени Роннфельдт
Поле Зени Роннфельдт в EOSDA Crop Monitoring.

Щоразу надлишок води перетворював ґрунт на темне, мокре і в’язке місиво. На заболоченій місцевості з’являвся наліт водоростей, розбавляючи чорноту болотистого ґрунту яскравими зеленими барвами. Відсутність поживних речовин, вимивання азоту та відмирання мікоризи в ґрунті призвели до того, що поле стало непрохідним для сільськогосподарської техніки, яка грузла в трясовині, залишаючи на ній глибокі колії.

бур'яни та заболочені ділянки на полі після дощу
На знімку поля Зени, зробленому з БПЛА 6 липня 2022 року, видно бур`яни та заболочені ділянки після випадання 22 мм опадів. Через застій води того року Зена Роннфельдт не змогла засіяти поле. Зображення: Зена Роннфельдт.

Хоча Квінслендський центр вивчення кліматичних змін ще десять років тому прогнозував збільшення кількості опадів внаслідок зміни клімату , останні дані свідчать про те, що в період з 2013 по 2019 рік на значній частині території Квінсленду, включаючи регіон Вестерн-Даунс, переважали більш сухі, ніж зазвичай, умови .

Тому у Зени виникли підозри, що зміни у вологості насправді викликані просіданням ґрунту. Крім того, в неї почали виникати труднощі з вирощуванням сільськогосподарських культур.

Зена Роннфельдт, фермерка з Квінсленду

Ми викопали дренажні канали в середині 2020 року і ще раз наприкінці 2022 року, але виявили, що інші ділянки поля і самі канали продовжували нерівномірно просідати, спричиняючи ще більший застій води. У 2022 році ми не змогли виростити урожай на 120 гектарах і не змогли впоратися з бур’янами.

Тож вона вирішила з’ясувати, чи дійсно просідання ґрунту спричинене видобутком газу з вугільних пластів.

Її підозри виявилися обґрунтованими. Фактично вони збіглися з висновками кількох комплексних досліджень і звітів, які були проведені в регіоні протягом останніх декількох років.

Поле, на якому видно потоплене насіння озимого ячменю та тракторні сліди на затоплених ділянках
Фотографія поля Зени від 11 червня 2023 року, на якому видно потоплене насіння озимого ячменю та тракторні сліди на затоплених ділянках через 25 днів після випадання 38 мм опадів. Зображення: Зена Роннфельдт.

В одному з досліджень йшлося про негативний вплив видобутку газу з вугільних пластів у Квінсленді на просідання ґрунту, використання пластових вод та сільське господарство загалом . Звіт Управління з оцінки впливу на підземні води за 2021 рік засвідчив, що розгерметизація на сотні метрів навколо родовищ ГВП поблизу алювію річки Кондамін призвела до просідання поверхні землі на кілька сантиметрів . Рік по тому в іншому звіті того ж відомства зазначалося, що просідання ґрунту, спричинене видобутком природного газу, збільшилося зі 100 мм до приблизно 120 мм за останні 18 місяців у межах зрілих газових родовищ поблизу алювію річки Кондамін .

Це призвело до поляризації настроїв місцевих громад щодо розробки родовищ ГВП, а також зростання стурбованості наслідками такої діяльності .

В той самий час Зена зайнялася польовими дослідженнями.

Василь Черлінка, ґрунтознавець в EOS Data Analytics

Найефективнішим способом підтвердження просідання ґрунту є використання наземних інструментальних методів дослідження. Такі методи, як тахеометричні дослідження, забезпечують високу вертикальну та горизонтальну точність вимірювання окремих точок, а також сучасні дослідження за допомогою LIDAR можуть надати досить точні дані.

Однак, щоб підтвердити, що просідання ґрунту триває роками, ці методи потрібно було б застосувати набагато раніше. Натомість Зена вирішила провести аналіз ґрунту.

Аналіз ґрунту як на затоплених, так і на непошкоджених ділянках поля дозволить їй порівняти зміни з часом, особливо з огляду на те, що протягом останніх семи років добрива вносилися рівномірно по всій площі поля. Цей метод моніторингу допоможе Зені виявити відмінності у вмісті поживних речовин, що виникли внаслідок просідання ґрунту.

Враховуючи невтішні результати аналогічних тестів, проведених місцевим фермером, Зена також додатково перевірить ґрунт на вміст вуглеводнів і BTEX (бензол, толуол, етилбензол і ксилол – леткі органічні сполуки, що містяться в нафтопродуктах). Ці тести можуть виявити взаємозв’язок між видобутком ГВП і появою шкідливих сполук у її ґрунтах.

Крім того, вона збирає історичні дані, такі як архівні супутникові знімки, аерофотознімки з літаків та БПЛА, щоб знайти корисну інформацію.

супутниковий знімок поля Зени
Знімок поля Зени, зроблений 10 жовтня 1958 р. Зображення: Сервіс QImagery штату Квінсленд (2023); отримано Зеною Роннфельдт.

В пошуках інших засобів демонстрації того, як змінився дренаж води на моєму полі після запуску свердловин ГВП, я дізналася, що платформа EOS Data Analytics для моніторингу посівів має “очі в небі”, які відстежували зміни вологості ґрунту протягом потрібного мені періоду часу.

На прохання Зени науковці EOSDA провели власне дослідження, щоб з’ясувати, чи може аналіз супутникових даних бути їй корисним.

Оцінка Просідання Ґрунту За Допомогою Дистанційного Зондування

Хоча аналіз оптичних супутникових даних не дозволяє відстежити наслідки видобутку газу з вугільних пластів, він може надати певну опосередковану інформацію про них.

У деяких випадках просідання ґрунту (і спричинене ним ущільнення ґрунту) призводить до підвищення рівня ґрунтової вологи. Просідання ґрунту може змінити природний дренаж і спричинити накопичення води на просілих ділянках. Це може бути особливо помітно після дощів.

Для відстеження рівня вологості ґрунту за супутниковими знімками ми вирішили використати EOSDA Crop Monitoring – супутникову онлайн-платформу точного землеробства для моніторингу полів. Серед іншого, ця платформа дозволяє вивчати динаміку значень NDMI. Нормалізований різницевий індекс вологості (NDMI) – це показник, що розраховується на основі даних дистанційного зондування для оцінки вологості рослинності та водного стресу. Ділянки з вищими значеннями NDMI можуть вказувати на зони підвищеної вологості ґрунту, що потенційно може бути наслідком просідання ґрунту.

Динаміка значень NDMI на полі, починаючи з січня 2017 року, на основі даних EOSDA Crop Monitoring. Відео: Зена Роннфельдт

На відео вище видно, що з кожним роком для відведення води з ґрунту потрібно все більше часу, і саме тому у певний момент Зена була змушена викопати дренажні канали.

Для того, щоб з’ясувати, чи виявляють ці карти NDMI аномальні рівні вологості ґрунту, вченим EOSDA потрібно було порівняти їх з попередніми схемами дренажу.

гідрологічна модель поля
Гідрологічна модель досліджуваного поля, розрахована за період, починаючи приблизно з 2000-х років, і змодельована в GRASS GIS. Джерело: FABDEM (Цифрова модель рельєфу Copernicus без рослинності та штучних споруд). 

Для цього було використано цифрову модель рельєфу, яка розміщена у відкритому доступі. Вона продемонструвала, що рельєф на полі Зени має нахили на схід і північний схід, формуючи наявну систему водотоків, які забезпечують безперешкодний відтік води. Модель також показала, що будь-яке просідання ґрунту в центрі західної частини ділянки може призвести до утворення мережі безстічних западин.

Порівнявши динаміку значень NDMI поля з його гідрологічною моделлю, можна помітити зміну накопичення вологи в західній і південній частинах поля, спричинену просіданням ґрунту.

Доведення того, що в цьому конкретному випадку просідання є наслідком видобутку газу з вугільних пластів поблизу, виходить за рамки можливостей інструментів аналізу оптичних супутникових даних.

Зрештою, ми повідомили Зені, що опосередковано і, найімовірніше, за допомогою технології NDMI можна виявити зміну динаміки вологості ґрунту, але супутникових даних недостатньо, щоб довести в суді, що це спричинено саме видобутком газу з вугільних пластів поблизу.

Якщо говорити про супутникові технології SAR, то у звіті за 2022 рік, опублікованому Geoscience Australia, йдеться про те, що вони були використані для виявлення просідання ґрунту до 100 мм у басейні Сурат, де розташоване поле Зени. Про те, що це пов’язано з видобутком газу з вугільних пластів, свідчить той факт, що місце розташування осередків різко негативних швидкостей руху земної поверхні (які вказують на просідання) збігається з розташуванням свердловин ГВП .

Водночас Зена використала інструмент OGIA LiDAR  для збору додаткових даних. LiDAR (що означає “виявлення і визначення дальності за допомогою світла”) – це ще один метод дистанційного зондування, який використовує світло у вигляді імпульсного лазера для вимірювання відстані до Землі. У даному випадку дані LiDAR були отримані в результаті прольоту літака на висоті близько 2,5 км над поверхнею Землі. Цей інструмент надає додатковий шар даних, що дозволяє виявити нерівності ґрунту, які можуть бути пов’язані з просіданням.

Просідання ґрунту з 2014 року згідно з даними LiDAR в поєднанні з динамікою значень NDMI
Інструмент OGIA LiDAR демонструє загальне просідання ґрунту з 2014 року, але поєднавши його дані з картами NDMI, Зена змогла визначити точну лінію, що спричиняє проблеми з дренажем. Зображення: Зена Роннфельдт.

Точність цього інструменту LiDAR за роздільної здатності 1×1 м становить +/-70 мм або +/-50 мм за рівня достовірності 68%, однак отримані за його допомогою дані мають свої недоліки, особливо в разі застосуванні на густо порослих рослинністю або вологих полях, таких як поле Зени, де складний малюнок насипів і борозен може призвести до значного спотворення даних. Густа рослинність або пожнивні залишки також можуть впливати на точність відбиття лазерного променя LiDAR від ґрунту, ще більше знижуючи ефективність його використання.

Попри ці труднощі, Зена дійшла висновку, що дані LiDAR можуть зіграти важливу роль в обґрунтуванні просідання ґрунту, але тільки в поєднанні з іншими даними. Сам по собі інструмент LiDAR не зміг би точно визначити ділянки просідання на незрошуваному полі, а вкупі з картами NDMI та аерофотознімками він допомагає сформувати чіткішу і правдивішу картину.

Як Ширше Мислення Змінює Світ

Зена зібрала безліч інформації, яка доводить, що просідання ґрунту на її полі є прямим наслідком видобутку газу з вугільних пластів, що розпочався у листопаді 2012 року. Її наступним кроком може стати звернення до суду з позовом про відшкодування збитків, яких вона через це зазнала.

Але, як зазначалося раніше, механізми компенсації в її ситуації все ще потребують значного доопрацювання з метою оптимізації. Тож бачення Зени виходить далеко за межі її власної ферми.

Оскільки її шлях є відображенням загального занепокоєння фермерської спільноти щодо майбутнього їхньої землі та засобів до існування, Зена прагне створити на основі свого випадку законодавчий механізм, який би дозволив фермерам вимагати компенсації у простий і зрозумілий спосіб.

Ми, фермери, отримуємо задоволення від того, що робимо, і саме думка про те, що ти годуєш і одягаєш людей, допомагає вистояти у важкі часи, такі як посуха та град. Але ми повинні залишити наші ферми в кращому стані, ніж коли ми їх купили – це наша відповідальність перед майбутніми поколіннями.

Як проміжний результат своїх зусиль Зена змогла надати критичні зауваження до висновків Комісії з газових родовищ Квінсленду. Зрештою, вона успішно вплинула на Комісію, щоб та визнала ризик постійних негативних наслідків від видобутку на прилеглих родовищах у своєму остаточному звіті.

Для команди EOSDA історія Зени Роннфельдт є свідченням сили індивідуальних дій у протистоянні системним викликам. Це нагадування про те, що кожен з нас здатен зробити свій внесок у захист довкілля та забезпечення сталості наших сільськогосподарських практик.

Віра Петрик, директор з маркетингу EOS Data Analytics

Ми надзвичайно пишаємося тим, що наша технологія є каталізатором розвитку сталого землеробства, відображаючи дух нашої компанії. Нас дуже надихають фермери, на кшталт Зени, які використовують технології, подібні до нашої, для дослідження своїх полів та внесення змін до державного законодавства, спрямованих на більш дбайливе ставлення до ґрунтів. Їхня відданість принципам сталого розвитку надає сенс нашій роботі та підживлює наше прагнення до впровадження інновацій задля покращення стану нашої планети.

Коли йдеться про навколишнє середовище, кожна дія і кожен голос мають значення.

Цей Соціальний проєкт створено відповідно до бачення EOSDA зробити космічні технології глобальною рушійною силою сталого розвитку на Землі. Якщо ви хочете розповісти історію, пов’язану з цією ідеєю, і вважаєте, що наші рішення можуть допомогти в її розвитку, пишіть нам на pr@eosda.com.

Про автора:

Максим Сущук Старший контент-райтер EOS Data Analytics

Максим Сущук є провідником бачення EOSDA щодо перетворення космічних технологій на глобальний рушій сталого розвитку на Землі. Він має понад 15 років досвіду в журналістиці та створенні контенту для відомих українських стартапів, благодійних фондів та ESG-бізнесу. Як керівник та співзасновник PR Army Максим привертає увагу до людських та соціальних втрат від агресії проти України.

Oстанні статті

EOSDA Crop Monitoring: Запущено Конструктор Карт
  • EOSDA Crop Monitoring

EOSDA Crop Monitoring: Запущено Конструктор Карт

Завдяки новій функції користувачі EOSDA Crop Monitoring тепер можуть використовувати дані про врожайність зі своєї техніки для оптимізації використання ресурсів та продуктивності посівів.

Азотні Добрива: Види, Способи І Строки Внесення
  • Управління посівами

Азотні Добрива: Види, Способи І Строки Внесення

Азотні добрива підвищують врожайність і зміцнюють продовольчу безпеку. Однак їх застосування потребує розумного підходу для отримання переваг і мінімізації впливу на довкілля.

FANCAMPO Mexico Використовує ДЗЗ Для Страхування Врожаю
  • Історії наших партнерів

FANCAMPO Mexico Використовує ДЗЗ Для Страхування Врожаю

Агрострахування в Мексиці виходить на новий рівень завдяки тому, що фонд FANCAMPO використовує аналітику супутникових зображень через EOSDA Crop Monitoring для оцінювання страхових претензій.